Sol - DAS/INPE

CIAA - 2011
Divisão de Astrofísica
(DAS – INPE)
José Roberto Cecatto
Email: [email protected]
• Nascimento
• Visão humana
• Estrutura: Interior e
fonte de energia,
Atmosfera (Camadas)
• Campos magnéticos do
Sol
• Regiões ativas
• Ciclo de atividade
• Explosões (“flares”)
solares
• Ejeções de massa
coronal (CME)
• Relações solaresterrestres
• Espectro solar visível
• Vento solar
• Importância das
pesquisas científicas
sobre o Sol
• Pesquisas sobre o Sol
na DAS
Nascimento
Colapso de uma gigantesca nuvem de gás e poeira
Crescem pressão e densidade. Cresce a rotação da nuvem
Transferência de momento angular
Formação de grãos e “planetésimos”
Evolução de planetas a partir dos protoplanetas
Nascimento
• Deus: Helios, Mitra, Ra
• Fonte de energia - luz e calor – saúde e fertilidade.
Tabela 4.1 - Características do Sol
• O Sol apresenta rotação diferencial, isto é, o período de rotação
depende da latitude.
• Centro geométrico e gravitacional do sistema solar
• 8 minutos-luz de distância da Terra
Estrutura do Sol - Interior
Estrutura - Interior (fonte de energia)
Reações de fusão termonuclear - CADEIA PP - Fusão de H em He
Interior (Prod. energia)
Estrutura - Atmosfera
Atmosfera - T , Ne
Fotosfera - características
• Espessura ~ 500
km
• Luz visível do
disco
• Granulação
• Manchas solares
• Obscurecimento
(limbo)
• Rotação diferencial
do disco solar
• Temperatura na
superfície ~5800 K,
cai a ~4200 K na
sua parte mais
elevada
• Densidade 1013-1015
part./cm3
Fotosfera - luz branca
Fotosfera - visível
Manchas solares
• Observação a olho nú - China 28
a.C
• Registros de Anaxágoras de 467
a.C
• Em 1607 Kepler - trânsito de
Mercúrio: a imagem do disco
(camera escura) mostrou uma
mancha escura.
• Galileo e Thomas Harriot foram os
primeiros a observar usando um
telescópio (~ 1610)
Fotosfera - Manchas solares
Cromosfera - características
• ~ 103 km acima da
fotosfera
• Temperatura variando
de 104 - 105 K
• Densidade 1 a 2
ordens de grandeza
menor que fotosfera
• Observada com filtro
H-α
α, e linha do Ca II.
• Proeminências,
filamentos, “praias”
brilhantes, fáculas,
espículos.
• Algumas estruturas
visíveis durante
eclipses totais.
Cromosfera - imagem de Ca II
Cromosfera - imagem de H-α
α
Espículas
Proeminências
Coroa solar - características
• Camada mais
externa e tênue
• Extende-se por
milhões de km
• Visível apenas
durante eclipses
totais
• Temperatura: 1-2
milhões de graus.
• Densidade de 2-3
ordens de grandeza
mais baixa que na
cromosfera
• Emite Raios-X em
abundância
• Matéria na forma de
plasma
• RA - arcos
magnéticos
Coroa solar - Eclipse solar
Buracos Coronais
Streamers
Coroa solar - evolução ciclo
EIT 171 Å (1 MK)
EIT 304 Å (60000 K)
EIT 195 Å (1,5 MK)
Campos magnéticos do Sol – Ciclo
Parâmetro β de plasma
β = Pr. térmica/Pr. magnética = 2ξ
ξnekBTe/(B2/8π
π); ξ - fração
ionização, ξ = 1 coroa, ξ = 0.5 fotosfera
Campos magnéticos do Sol
Campos magnéticos do Sol
Regiões ativas - arcos magnéticos
Região ativa - arco magnético
Região ativa evoluída
Reconexão linhas campo magnético
Reconexão de linhas campo magnético
Ciclo de atividade solar
• Crescimento e
diminuição graduais
no. de manchas
• Período médio 11
anos
• 2001- máximo ciclo
23
• Ciclo de atividade
magnética ~22 anos
-mesma pol. magn.
• No máximo ocorre
grande aumento
número de
fenômenos
energéticos (“flares”)
• Atividade solar afeta
atividades humanas:
comunicações, sist.
navegação, órbita
satélites, sist.
distribuição energia
Ciclos de atividade: 1750 - 2005
Ciclo de atividade - coroa
Ciclo de atividade - manchas
Explosões (“flares”) solares
• Carrington &
Hogdson meados
século XIX
• Emissão 1026 - 1032
erg dentro alguns
segundos a poucas
horas.
• Energia magnética
armazenada nas RA
• Part. energizadas
interagem com o
meio ambiente e
geram emissão
radiação (rádio, RX e
Raios-gama) e
partículas.
• Eventualmente
CMEs.
• Algumas associadas
a tempestades magn.
Explosões (“flares”) solares
Ejeções massa coronal (CME)
• Expulsão de grandes quantidades de
matéria (1015 - 1016 g) do Sol para o
espaço a velocidades de 102 - 103 km/s.
• Causa e origem ainda desconhecidos
• Metade
associados
proeminências
eruptivas e outra parte acompanha os
“flares”. Associados instabilidades proem.
• Produzem ondas choque, ~ 2 dias p/
chegar a Terra.
Exemplo de CME
Espectro solar
Espectro solar
• Átomos – absorção da
luz em λ específicos
(espectroscópio) → elem.
químicos presentes no
Sol.
• Abundância elementos
e Temperatura da região
onde estão presentes na
atmosfera solar.
• Espectro
solar
–
classificação
espectral
G2V
•☼
- estrela baixa
atmosf. fria (T ~ 6000 K)
•Presença de átomos
de elementos metálicos
•Maioria átomos neutros
– aqueles com níveis de
energia
baixos
p/
excitação a 6000 K.
• Ca, Mg, Na, Fe
• Linhas do H: H-α, H-β,
H-γ, H-δ
Vento solar
• Trata-se de um fluxo
de elétrons e íons
positivos expulsos
da coroa p/ meio
interpl. com v = 102
- 103 km/s
• Escapam ao espaço
através de linhas de
campo abertas
• Origem nos
chamados buracos
coronais
• Eventualmente
atinge a Terra
podendo causar
auroras e/ou
perturbações na
magnetosfera
terrestre.
Vento solar
Vento solar
Exemplos de aurora
Importância pesquisas sobre Sol
Investigações solares na DAS
• Desenvolvimento de instrumentação rádio
• Instrumentos: espectroscópio
interferômetro
• Observações simultâneas com satélites
SOHO, HESSI
• Participação Campanhas Internacionais
de Observações - Programa “Max
Millenium”
Espectroscópio
Interferômetro - recente
FIM